滑移隔震结构耗能机制研究与隔震效果分析

论文摘要

本文在综述了国内外大量滑移隔震结构和能量耗散相关研究文献的基础上，以两质点系统为例，通过大量数值计算，探讨了滑移隔震结构在不同系统参数和激励作用下的能量耗散机理。主要工作和成果如下：1、推导了两质点滑移隔震结构的相对能量方程，编写了计算相关能量指标的程序，并对其进行了验证；2、单频简谐波作用下，主要研究了滑移隔震结构地震总输入能量、上部弹性振动能、基底摩擦耗能随摩擦系数和刚度比的变化规律以及滑移隔震结构在能量共振区时的隔震效果。得出的结论是：在低频区时，地震总输入能量和基底摩擦耗能随摩擦系数的增大而增大，弹性振动能却受其影响很小，在低频区之外时，三个能量指标均随摩擦系数的增大而减小；地震总输入能量和基底摩擦耗能随刚度比的增大而减小；弹性振动能在低频区时，受刚度比的影响很小，在低频区之外，其随刚度比的增大而减小；当两种结构都处于共振状态时，隔震结构相对不利。3、双频简谐波作用下，主要研究了两种激励作用的相互影响程度。研究表明：第一激励作用的幅值和频率都大于第二激励作用时，各项能量指标取值均略有增大，但是其随参数的变化规律几乎不受影响，此时第二激励频率可以忽略；第一激励幅值和第二激励幅值相等而频率不同时，当第二激励频率和第一隔震频率接近时，结构发生两次能量共振；当第一激励幅值大于第二激励而其频率却小于第二激励频率时，要依据具体的差别来判断第二激励的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 滑移隔震研究进展
• §1.3 能量法研究进展
• §1.4 本文研究的目的和内容
• 第2章 基于能量平衡的滑移隔震结构的理论分析
• §2.1 结构计算模型和运动微分方程
• 2.1.1 结构分析模型
• 2.1.2 结构体系的运动微分方程
• 2.1.3 结构体系的状态转换条件
• 1的判定'>2.1.4 起滑时刻t₁的判定
• §2.2 结构振动的能量平衡方程建立及其程序实现
• 2.2.1 能量平衡方程的建立
• 2.2.2 能量方程的简化推导
• 2.2.3 能量分析的程序实现
• 2.2.4 对基于Matlab平台的Simulink的说明
• §2.3 滑移隔震结构能量分析的评价指标
• 2.3.1 非隔震结构的能量指标
• 2.3.2 隔震结构的能量指标
• §2.4 本章小结
• 第3章 单频简谐激励下滑移隔震结构的耗能机制分析
• §3.1 引言
• §3.2 地震总输入能量的研究
• imax随参数变化的分析'>3.2.1 隔震时地震总输入能量最大值E_imax随参数变化的分析
• 3.2.2 隔震与非隔震结构地震总输入能量比的研究
• §3.3 上部弹性振动能的研究
• es随参数变化的分析'>3.3.1 隔震时上部弹性振动能稳定值E_es随参数变化的分析
• 3.3.2 隔震与非隔震结构上部弹性振动能比的研究
• §3.4 基底摩擦耗能研究
• fmax随参数变化的分析'>3.4.1 隔震时基底摩擦耗能最大值E_fmax随参数变化的分析
• 3.4.2 隔震时基底摩擦耗能分配比的研究
• §3.5 本章小结
• 第4章 双频简谐激励下滑移隔震结构的耗能机制分析
• §4.1 引言
• §4.2 幅值同频率不同
• 4.2.1 隔震结构地震总输入能量的研究
• 4.2.2 隔震结构上部弹性振动能的研究
• 4.2.3 基底摩擦耗能的研究
• §4.3 幅值大频率大
• 4.3.1 隔震结构地震总输入能量的研究
• 4.3.2 隔震结构上部弹性振动能的研究
• 4.3.3 基底摩擦耗能的研究
• §4.4 幅值大频率小
• 4.4.1 隔震结构地震总输入能量的研究
• 4.4.2 隔震结构上部输入弹性振动能的研究
• 4.4.3 基底摩擦耗能的研究
• §4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• §5.1 结论
• §5.2 展望
• 参考文献
• 致谢